CN111590913B - 一种具有高比强度的聚酰亚胺绝热吸声泡沫及其加工方法 - Google Patents

一种具有高比强度的聚酰亚胺绝热吸声泡沫及其加工方法 Download PDF

Info

Publication number
CN111590913B
CN111590913B CN202010354530.1A CN202010354530A CN111590913B CN 111590913 B CN111590913 B CN 111590913B CN 202010354530 A CN202010354530 A CN 202010354530A CN 111590913 B CN111590913 B CN 111590913B
Authority
CN
China
Prior art keywords
polyimide
foam
sound absorption
hot
specific strength
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN202010354530.1A
Other languages
English (en)
Other versions
CN111590913A (zh
Inventor
孙高辉
段天娇
韩世辉
陈蓉蓉
王君
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Harbin Engineering University
Original Assignee
Harbin Engineering University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Harbin Engineering University filed Critical Harbin Engineering University
Priority to CN202010354530.1A priority Critical patent/CN111590913B/zh
Publication of CN111590913A publication Critical patent/CN111590913A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN111590913B publication Critical patent/CN111590913B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C69/00—Combinations of shaping techniques not provided for in a single one of main groups B29C39/00 - B29C67/00, e.g. associations of moulding and joining techniques; Apparatus therefore
    • B29C69/001—Combinations of shaping techniques not provided for in a single one of main groups B29C39/00 - B29C67/00, e.g. associations of moulding and joining techniques; Apparatus therefore a shaping technique combined with cutting, e.g. in parts or slices combined with rearranging and joining the cut parts

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Manufacture Of Porous Articles, And Recovery And Treatment Of Waste Products (AREA)
  • Soundproofing, Sound Blocking, And Sound Damping (AREA)
  • Casting Or Compression Moulding Of Plastics Or The Like (AREA)

Abstract

本发明公开了一种具有高比强度的聚酰亚胺绝热吸声泡沫及其加工方法，其加工方法包括S1.聚酰亚胺吸声泡沫的切割步骤；S2.热压设备的预热步骤；S3.聚酰亚胺吸声泡沫的热熔步骤；S4.聚酰亚胺吸声泡沫的热压步骤；S5.高比强度的聚酰亚胺绝热吸声泡沫的室温冷却步骤。该加工方法可以在不影响原材料基本理化性能的情况下，实现成品材料比强度的有效提高，保留优异吸声性能的同时提高其绝热性能。

Description

一种具有高比强度的聚酰亚胺绝热吸声泡沫及其加工方法
技术领域
本发明涉及聚酰亚胺改进技术领域，具体涉及一种具有高比强度的聚酰亚胺绝热吸声泡沫及其加工方法。
背景技术
聚酰亚胺泡沫材料是一种分子主链中含有酰亚胺结构的有机高分子泡沫材料。聚酰亚胺泡沫具有优异的热稳定性、保温性及耐化学腐蚀性，被广泛应用于航天航空、航海舰船等保温吸声材料领域。但由于其作为聚合物泡沫材料，具有低密度优势的同时也存在着拉伸强度不足的缺陷，导致聚酰亚胺泡沫在使用尤其是曲面应用过程中容易发生断裂，一定程度上限制了聚酰亚胺泡沫材料的发展与应用。并且由于聚酰亚胺泡沫泡孔孔径较大，且多为开孔结构，导致其隔热性能有限，导热系数一般在0.05-0.06W/(m·K)。
为了提高聚酰亚胺泡沫材料的比强度，研究人员进行了很多尝试，其中在《Journal of Applied Polymer Science》(《《应用高分子科学杂志》》)期刊中的《FacileFabrication of Polyimide Foam Sheets with Millimeter Thickness:Processing,Morphology,and Properties》(《易加工的毫米厚度的聚酰亚胺泡沫板:加工，形态，和性能》)一文中，通过液体法先制备聚酰亚胺泡沫中间体，之后通过热压机整体压缩泡沫中间体定型以及直接在热压机上酰亚胺化的方式改善了聚酰亚胺泡沫的力学性能。但是整体热压导致得到的聚酰亚胺泡沫在具有较高拉伸强度的同时密度也严重增大，不利于轻量化，最终使聚酰亚胺泡沫的比强度仍旧较低，且该泡沫吸声性能较差。
在CN106751826A、CN106280447A、CN102061003A等专利文献中，公开了通过引入改性填料提高聚酰亚胺泡沫材料机械性能的方法，例如CN106751826A专利文献中的说明书记载了：“玻璃微球的加入能增加泡沫抗压强度，玻璃纤维的加入能增加泡沫的拉升强度与断裂强度，两者都增强了泡沫的耐温性能。”这种方法虽然会在一定程度提升泡沫机械性能，但存在填料与发泡原料混合不均的问题，这极易影响泡沫的发泡过程并形成大量缺陷，最终导致泡沫的泡孔结构不均匀。
综上，聚酰亚胺泡沫材料由于密度低，孔隙率大的原因，其力学性能欠佳，在使用过程中容易发生断裂，且开孔率较大导致绝热性能不理想。现有《易加工的毫米厚度的聚酰亚胺泡沫板:加工，形态，和性能》通过热压机整体压缩泡沫中间体定型以及直接在热压机上酰亚胺化的方式提高聚酰亚胺泡沫材料机械性能，存在泡沫密度过大，轻量化优势不明显，吸声性能较差等问题；
而CN106751826A等通过引入填料提高聚酰亚胺泡沫材料比强度的方法中，填料的引入会严重影响泡沫的发泡过程，导致泡沫材料泡孔结构不均匀。
发明内容
有鉴于此，为解决上述问题，本发明的目的在于提供一种具有高比强度的聚酰亚胺绝热吸声泡沫及其加工方法，该加工方法可以在不影响原材料基本理化性能的情况下，实现成品材料比强度的有效提高，保留优异吸声性能的同时提高其绝热性能。
所采用的技术方案为：
本发明的一种具有高比强度的聚酰亚胺绝热吸声泡沫的加工方法，包括如下步骤：
S1.聚酰亚胺吸声泡沫的切割：
对聚酰亚胺吸声泡沫进行切割，使聚酰亚胺吸声泡沫的长度小于热压设备热压板的长度，聚酰亚胺吸声泡沫的宽度小于热压设备热压板的宽度；热压板包括上下间隔设置的上板和下板；
S2.热压设备的预热：
将步骤S1中切割得到的聚酰亚胺吸声泡沫放置在热压设备的下板的中间，打开热压设备电源开关和加热开关，将热压设备的上板温度升高到250-350℃；
S3.聚酰亚胺吸声泡沫的热熔：
待热压设备上板的温度升高至上述指定温度且保持稳定后，将热压设备上板高度调节至刚好与聚酰亚胺吸声泡沫上面接触，然后保持温度10-40min；
S4.聚酰亚胺吸声泡沫的热压：
待步骤S3中热熔完成后，开启热压开关将聚酰亚胺吸声泡沫压缩并保持5-30min；
S5.高比强度的聚酰亚胺绝热吸声泡沫的室温冷却：
步骤S4热压完成后，取出聚酰亚胺泡沫，并冷却至室温，得到具有高比强度的聚酰亚胺绝热吸声泡沫。
进一步地，步骤S1中，使聚酰亚胺吸声泡沫的长度为热压设备热压板长度的85％-95％，聚酰亚胺吸声泡沫的宽度为热压设备热压板宽度的85％-95％。
进一步地，步骤S1中，将聚酰亚胺吸声泡沫切割成正方体、长方体、大体呈正方体或大体呈长方体的泡沫块。
进一步地，S1中聚酰亚胺吸声泡沫的密度为5-7kg/m3，玻璃化转变温度为220-280℃，导热系数为0.05-0.06W/(m·K)，比强度为2-7kPa/(kg/m3)，5cm厚聚酰亚胺吸声泡沫降噪系数为0.45-0.60。
进一步地，所述的热压设备为平板硫化机、热压机或压片机。
通过上述加工方法，原材料聚酰亚胺吸声泡沫被压缩变薄，其受热面泡孔被热熔压缩密实化，密实泡沫层厚度占成品材料：具有高比强度的聚酰亚胺绝热吸声泡沫的总厚度的5％-15％。
本发明的一种具有高比强度的聚酰亚胺绝热吸声泡沫，其是由上述的加工方法制得的。
进一步地，该高比强度的聚酰亚胺绝热吸声泡沫的密实层泡沫密度为70-300kg/m3，整体泡沫密度为10-50kg/m3，比强度为17-30kPa/(kg/m3)，导热系数为0.03-0.04W/(m·K)，5cm厚具有高比强度的聚酰亚胺绝热吸声泡沫降噪系数为0.45-0.60。
本发明的具有高比强度的聚酰亚胺绝热吸声泡沫的使用方法是，将具有高比强度的聚酰亚胺绝热吸声泡沫的密实面面向热源或冷源，将具有高比强度的聚酰亚胺绝热吸声泡沫的非密实面面向声源。将密实面面向热源或冷源主要用于隔绝热量传递起到绝热作用，将非密实面面向声源主要用于吸收声音起到降噪作用。
本发明的有益效果在于：
本发明选用低密度的聚酰亚胺吸声泡沫，通过简单的单面受热热熔压缩工艺实现了聚酰亚胺泡沫单面泡孔密实化处理，在保证低密度的同时，其拉伸性能得到有效提高。同时，泡孔密实面由于热熔闭孔等作用，隔热性能提高，而另一面由于原始泡孔结构没有被破坏，保留了良好的吸声性能。最终，本发明制得了具有高比强度的聚酰亚胺绝热吸声泡沫材料，达到发明目的。该加工方法可以在不影响材料基本理化性能的情况下，实现成品材料比强度的有效提高，保留优异吸声性能的同时提高其绝热性能。
与现有的通过热压机整体压缩泡沫中间体定型以及直接在热压机上酰亚胺化提高聚酰亚胺泡沫材料韧性的方式相比，本发明具有密度可控、材料轻量化特性明显、难度低、方便实施的优点，且得到的泡沫兼具低密度和良好的力学性能，在保留原始泡沫吸声性能的同时有效提高了其绝热性能；
与现有的引入填料提高聚酰亚胺泡沫材料比强度的方法相比，本发明可以避免由于填料的引入导致的泡沫泡孔不均匀等问题，为高比强度聚酰亚胺绝热吸声泡沫材料的制备提供了新思路。
具体实施方式
下面通过具体的实施例对本发明进行详细说明，但这些例举性实施方式的用途和目的仅用来例举本发明，并非对本发明的实际保护范围构成任何形式的任何限定，更非将本发明的保护范围局限于此。
实施例1
选取一块聚酰亚胺吸声泡沫，密度为5kg/m3，导热系数为0.055W/(m·K)，降噪系数为0.58，比强度为3.6kPa/(kg/m3)。将该聚酰亚胺吸声泡沫切割成长、宽、高分别为60cm，30cm，10cm的泡沫块。
将上述切割得到的聚酰亚胺块放置在热压设备下板的中间，打开平板硫化机电源开关和加热开关，将热压设备的上板温度升高到260℃。
待热压设备上板的温度升高至260℃且保持稳定后，将热压设备上板高度调节至刚好与上述泡沫块上面接触，然后保持温度25min。之后开启热压开关将泡沫块压缩至5cm，保持30min。
热压完成后取出聚酰亚胺泡沫，并冷却至室温，最终得到具有高比强度的聚酰亚胺绝热吸声泡沫材料。
本实例所制备的具有高比强度的聚酰亚胺绝热吸声泡沫基本性能如下：
密度为10kg/m3；
密实层厚度占整体泡沫厚度的7％；
比强度为18kPa/(kg/m3)；导热系数为0.038W/(m·K)；
驻波管测试结果显示5cm厚具有高比强度的聚酰亚胺绝热吸声泡沫降噪系数为0.57。
实施例2
选取一块聚酰亚胺吸声泡沫，密度为5kg/m3，导热系数为0.055W/(m·K)，降噪系数为0.58，比强度为4.0kPa/(kg/m3)。将该聚酰亚胺吸声泡沫切割成长、宽、高分别为60cm，30cm，15cm的泡沫块。
将上述切割得到的聚酰亚胺块放置在热压设备下板的中间，打开平板硫化机电源开关和加热开关，将热压设备的上板温度升高到270℃。
待热压设备上板的温度升高至270℃且保持稳定后，将热压设备上板高度调节至刚好与上述泡沫块上面接触，然后保持温度28min。之后开启热压开关将泡沫块压缩至5cm，保持27min。
热压完成后取出聚酰亚胺泡沫，并冷却至室温，最终得到具有高比强度的聚酰亚胺绝热吸声泡沫材料。
本实例所制备的具有高比强度的聚酰亚胺绝热吸声泡沫基本性能如下：
密度为15kg/m3；
密实层厚度占整体泡沫厚度的11％；
比强度为23kPa/(kg/m3)；导热系数为0.035W/(m·K)；
驻波管测试结果显示5cm厚具有高比强度的聚酰亚胺绝热吸声泡沫降噪系数为0.56。
实施例3
选取一块聚酰亚胺吸声泡沫，密度为7kg/m3，导热系数为0.058W/(m·K)，降噪系数为0.53，比强度为5.9kPa/(kg/m3)。将该聚酰亚胺吸声泡沫切割成长、宽、高分别为60cm，30cm，15cm的泡沫块。
将上述切割得到的聚酰亚胺块放置在热压设备下板的中间，打开平板硫化机电源开关和加热开关，将热压设备的上板温度升高到250℃。
待热压设备上板的温度升高至250℃且保持稳定后，将热压设备上板高度调节至刚好与上述泡沫块上面接触，然后保持温度30min。之后开启热压开关将泡沫块压缩至5cm，保持26min。
热压完成后取出聚酰亚胺泡沫，并冷却至室温，最终得到具有高比强度的聚酰亚胺绝热吸声泡沫材料。
本实例所制备的具有高比强度的聚酰亚胺绝热吸声泡沫基本性能如下：
密度为21kg/m3；
密实层厚度占整体泡沫厚度的12％；
比强度为28kPa/(kg/m3)；导热系数为0.037W/(m·K)；
驻波管测试结果显示5cm厚具有高比强度的聚酰亚胺绝热吸声泡沫降噪系数为0.50。
实施例4
选取一块聚酰亚胺吸声泡沫，密度为7kg/m3，导热系数为0.058W/(m·K)，降噪系数为0.53，比强度为6.8kPa/(kg/m3)。将该聚酰亚胺吸声泡沫切割成长、宽、高分别为50cm，30cm，10cm的泡沫块。
将上述切割得到的聚酰亚胺块放置在热压设备下板的中间，打开平板硫化机电源开关和加热开关，将热压设备的上板温度升高到260℃。
待热压设备上板的温度升高至260℃且保持稳定后，将热压设备上板高度调节至刚好与上述泡沫块上面接触，然后保持温度36min。之后开启热压开关将泡沫块压缩至5cm，保持28min。
热压完成后取出聚酰亚胺泡沫，并冷却至室温，最终得到具有高比强度的聚酰亚胺绝热吸声泡沫材料。
本实例所制备的具有高比强度的聚酰亚胺绝热吸声泡沫基本性能如下：
密度为14kg/m3；
密实层厚度占整体泡沫厚度的9％；
比强度为22kPa/(kg/m3)；导热系数为0.035W/(m·K)；
驻波管测试结果显示5cm厚具有高比强度的聚酰亚胺绝热吸声泡沫降噪系数为0.55。
上文所列出的一系列的详细说明仅仅是针对本发明的可行性实施例的具体说明，它们并非用以限制本发明的保护范围，凡未脱离本发明技艺精神所作的等效实施例或变更均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种具有高比强度的聚酰亚胺绝热吸声泡沫，其特征在于，其是由加工方法制得的，所述加工方法包括如下步骤：
S1.聚酰亚胺吸声泡沫的切割：
对聚酰亚胺吸声泡沫进行切割，使聚酰亚胺吸声泡沫的长度小于热压设备热压板的长度，聚酰亚胺吸声泡沫的宽度小于热压设备热压板的宽度；热压板包括上下间隔设置的上板和下板；聚酰亚胺吸声泡沫的密度为5-7kg/m3，玻璃化转变温度为220-280℃，导热系数为0.05-0.06W/(m·K)，比强度为2-7kPa/(kg/m3)，5cm厚聚酰亚胺吸声泡沫降噪系数为0.45-0.60；
S2.热压设备的预热：
将步骤S1中切割得到的聚酰亚胺吸声泡沫放置在热压设备的下板的中间，打开热压设备电源开关和加热开关，将热压设备的上板温度升高到250-350℃；
S3.聚酰亚胺吸声泡沫的热熔：
待热压设备上板的温度升高至上述指定温度且保持稳定后，将热压设备上板高度调节至刚好与聚酰亚胺吸声泡沫上面接触，然后保持温度10-40min；
S4.聚酰亚胺吸声泡沫的热压：
待步骤S3中热熔完成后，开启热压开关将聚酰亚胺吸声泡沫压缩并保持5-30min；
S5.高比强度的聚酰亚胺绝热吸声泡沫的室温冷却：
步骤S4热压完成后，取出聚酰亚胺泡沫，并冷却至室温，得到具有高比强度的聚酰亚胺绝热吸声泡沫；该高比强度的聚酰亚胺绝热吸声泡沫的密实层泡沫密度为70-300kg/m3，整体泡沫密度为10-50kg/m3，比强度为17-30kPa/(kg/m3)，导热系数为0.03-0.04W/(m·K)，5cm厚具有高比强度的聚酰亚胺绝热吸声泡沫降噪系数为0.45-0.60。
2.根据权利要求1所述的具有高比强度的聚酰亚胺绝热吸声泡沫，其特征在于，步骤S1中，使聚酰亚胺吸声泡沫的长度为热压设备热压板长度的85％-95％，聚酰亚胺吸声泡沫的宽度为热压设备热压板宽度的85％-95％。
3.根据权利要求2所述的具有高比强度的聚酰亚胺绝热吸声泡沫，其特征在于，步骤S1中，将聚酰亚胺吸声泡沫切割成正方体、长方体、大体呈正方体或大体呈长方体的泡沫块。
4.根据权利要求1所述的具有高比强度的聚酰亚胺绝热吸声泡沫，其特征在于，所述的热压设备为平板硫化机、热压机或压片机。
5.一种权利要求1所述的具有高比强度的聚酰亚胺绝热吸声泡沫的使用方法，其特征在于，将具有高比强度的聚酰亚胺绝热吸声泡沫的密实面面向热源或冷源，将具有高比强度的聚酰亚胺绝热吸声泡沫的非密实面面向声源。
CN202010354530.1A 2020-04-29 2020-04-29 一种具有高比强度的聚酰亚胺绝热吸声泡沫及其加工方法 Active CN111590913B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010354530.1A CN111590913B (zh) 2020-04-29 2020-04-29 一种具有高比强度的聚酰亚胺绝热吸声泡沫及其加工方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010354530.1A CN111590913B (zh) 2020-04-29 2020-04-29 一种具有高比强度的聚酰亚胺绝热吸声泡沫及其加工方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN111590913A CN111590913A (zh) 2020-08-28
CN111590913B true CN111590913B (zh) 2022-06-07

Family

ID=72187719

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202010354530.1A Active CN111590913B (zh) 2020-04-29 2020-04-29 一种具有高比强度的聚酰亚胺绝热吸声泡沫及其加工方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN111590913B (zh)

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4488619A (en) * 1984-04-11 1984-12-18 Neill Justin T O Foam-barrier-foam-facing acoustical composite
US4639343A (en) * 1985-05-20 1987-01-27 Long John V Forming techniques for shaping polyimide foams
JP2007034254A (ja) * 2005-06-23 2007-02-08 Bridgestone Kbg Co Ltd 吸音性能を向上した多孔質材料系吸音材
JP5007097B2 (ja) * 2006-10-30 2012-08-22 株式会社イノアックコーポレーション 高周波融着用のポリウレタン発泡体及びそれを用いた吸音部材
JP2008119974A (ja) * 2006-11-13 2008-05-29 Ube Ind Ltd ポリイミド複合材料サンドイッチパネルとその製造方法
DE102009020996A1 (de) * 2009-05-12 2010-11-18 Aksys Gmbh Luftschall isolierender Materialaufbau
CN106084749A (zh) * 2016-06-16 2016-11-09 江苏新光环保工程有限公司 一种聚氨酯吸声材料及其制备方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN111590913A (zh) 2020-08-28

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Wang et al. A study of the properties of carbon foam reinforced by clay
US9855725B2 (en) Vacuum heat insulator and testing method for the glass fiber laminate to be used in the insulator
CN111040161B (zh) 一种隔热保温聚酰亚胺泡沫材料及其制备方法
CN112358648B (zh) 一种高强度低导热聚酰亚胺泡沫复合材料及其制备方法
CN103510654B (zh) 一种高强度阻燃隔音隔热夹芯板及其制备方法
CN109177349B (zh) 一种泡沫蜂窝夹芯板及其制备方法和应用
KR20100061530A (ko) 코팅된 탄소 발포체 물품
CN111590913B (zh) 一种具有高比强度的聚酰亚胺绝热吸声泡沫及其加工方法
CN112358649A (zh) 一种聚酰亚胺泡沫/气凝胶复合材料及其制备方法
CN111531995A (zh) 一种高强度轻质板材及其制备方法
CN114437544B (zh) 一种耐高温的双马来酰亚胺-聚酰亚胺互穿结构泡沫材料及其制备方法
MX2010012784A (es) Placas de ceramica celular con estructura de celula asimetrica y metodo para fabricar las mismas.
CN113072734B (zh) 一种热致液晶聚合物微孔泡沫材料及其制备方法
CN111660635A (zh) 一种复合高强度塑料模板及其制备方法
CN113604040A (zh) 杂萘联苯聚芳醚腈砜增韧邻苯二甲腈树脂基纤维增强复合材料及其制备方法
CN112898703A (zh) 一种利用橡塑回收颗粒的抗震复合材料及其制备方法
CN102295821A (zh) 一种酚醛泡沫墙体保温材料的生产方法
CN110746738B (zh) 一种酚醛树脂发泡预浸料、其制备方法及应用
CN114874594A (zh) 一种高回弹吸波发泡材料及其制备方法
CN112210168B (zh) 柔性复合吸声材料、制备方法及其应用
CN111619183B (zh) 具有协同增效吸声作用的复合聚酰亚胺泡沫及其制备方法
CN111087618B (zh) 一种吸声降噪型聚酰亚胺泡沫及吸声降噪型高铁列车防寒材、应用
CN109532047B (zh) 一种交替多层微孔硅橡胶泡沫材料的制备方法
CN105984863A (zh) 一种泡沫炭的制备方法及应用
CN110591176A (zh) 一种保温隔热材料及其制备方法和用途

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant